信号发生器的-MATLAB仿真.docx

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1、信号发生器的MAT1AB仿真摘要本论文以课题“信号发生器的MAT1AB仿真”为背景展开，介绍了MAT1AB仿真技术的发展和信号发生器的现状，结合线性调制系统的应用背景设计了一种结构简便、性能优良的线性调制信号发生器，全面的实现信号发生器的功能要求。本论文主要研究内容包括：1研究了信号发生器的现状，MAT1AB仿真技术的发展及现状，介绍了用MAT1AB进行仿真的实用性及可靠性。2 .研究了常规调制信号ASK信号、FSK信号和PSK等有关理论，为信号生成打下基础。3 .以线性调制为例研究了MAT1AB仿真的三种方法，比较了其各自的优缺点，同时选定以Simu1ink进行系统的仿真。4 .用Sii11

2、U1ink进行线性调制系统的模拟，完成软件设计的实现，对系统进行调试，使系统达到指标需求。关键词：信号发生器；线性调制系统；MAT1AB仿真；Simu1inkABSTRACTThepaperbasedontheProjectMAT1ABsimu1ationofsigna1generator,MAT1ABsimu1ationtechno1ogyandthedeve1opmentsituationofthesigna1generatorisintroduced.Combinedwith1inearmodu1ationsystemapp1icationbackgrounddesignsasimp1e

3、structureandgoodperformanced1inearmodu1ationsigna1generator.Itrea1izethecomprehensivefunctionsigna1generator.Thisthesismain1yresearchcontentsinc1ude:First,researchthestatusofthesigna1generatoranddeve1opmentandthestatusquoofMAT1ABsimu1ationtechno1ogy.Ita1sointroducedthepracticabi1ityandre1iabi1ityofM

4、AT1ABsimu1ation.Second,studytheconventiona1modu1ationsigna1FSKsigna1anditinerarysigna1,PSKtheories,itIayedthefoundationforthesigna1generation.Third,usetheexamp1eof1inearmodu1ationtostudythreemethodsofMAT1ABsimu1ation,comparetheiradvantagesanddisadvantages,anddecidedtouseSimu1inkconductsimu1ation.Fou

5、r,usingSimu1inksimu1ate1inearmodu1ationsystemsimu1ation,rea1izeofthesoftwaredesign,andtestingsystem,fina11y,makesystemindexdemand.Keyword:Signa1generator;1inearitymodu1ationsystem;MAT1ABSimu1ation;simu1ink目录摘要1ABSTRACT2目录3第一章绪论11.1 论文的立题背景及研究意义11.2 MAT1AB仿真技术的发展及现状11.3 信号发生器的发展及现状31.4 论文的主要研究内容4第二章信

6、号发生器的理论部分52.1 信号发生器分类简介52.2 常规信号72.3 本章小结10第三章MAr1AB的三种仿真办法113.1 仿真基础原理113.2 三种仿真方法的简单实现123.3 基于Mat1ab7.0的三种仿真方法比较153.4 本章小结15第四章信号发生器的MAT1AB仿真实现164.1 常规信号的MatIab仿真实现164.2 线性调制系统Mat1ab仿真实现184.3 AM信号发生的Simu1ink仿真实现204.4 本章小结23结束语24致谢25参考文献26第一章绪论1.1 论文的立题背景及研究意义在现代声纳、雷达等通信系统测试与仿真中都需要高精度的任意的波形信号，任意波形信

7、号的重构技术也是声学和语音信号合成等应用领域中的关键技术之一。不过声纳、雷达等通信系统研制过程中出于保密和成本等原因不可能长期做大量的外场实验,而更多情况下需要在实验室重构这些具有某一种特征的随机信号，进行系统测试、系统分析与半实物仿真研究。而且，随着通信技术的发展，通信信号的种类越来越多，随着通信事业的发展，通信网络的数目也越来越多。如何截获敌方的通信信号，对其进行预测和干扰从而阻碍敌方正常通信，是通信对抗的主要研究内容。在通信对抗的研究中，为了模拟真实场景，通信信号发生器也是不可或缺的仪器。而市面上的通信信号发生器价格十分昂贵，功能也比较简单，因此开展任意波形的通信信号的高精度重构方法研究

8、工作，具有重要的理论意义和实用价值。在生成任意波形时域信号的过程中，分为硬件、软件两种设计方法。Mat1ab仿真属于通过软件编程实现。MatIab是矩阵实验室(MatriX1abOratOry)的简称,是美国MathWorks公司出品的商业数学软件。MAT1AB可以行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。图形用户界面(Graphica1UserInterface,简称GU1又称图形用户接口)是指采用图形方式显示的计算机操作用户界面。与早期计算机使用的命令行界面相比，

9、图形界面对于用户来说在视觉上更易于接受。Mat1ab自带了强大的GU1工具。MatIab仿真技术的出现也为研究产生任意波形的通信信号提供了有力的技术支持。任意波形发生器不仅能产生正弦、余弦、方波、三角波和锯齿波等常见波形，而且还可以利用各种编辑手段，产生传统函数生器所不能产生的真正意义上的任意波形。如它能模拟诸如编码雷达信号、潜艇特征信号、磁盘数据信号、机械振动瞬变过程、电视信号以及各种各样的神经脉冲之类的波形。1.2 MAT1AB仿真技术的发展及现状1.2.1 MAT1AB的概况MAT1AB是矩阵实验室(Matrix1aboratory)之意。除具备卓越的数值计算能力外，它还提供了专业水平的

10、符号计算，文字处理，可视化建模仿真和实时控制等功能。MAT1AB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学,工程中常用的形式十分相似,故用MAT1AB来解算问题要比用C,FORTRAN等语言完相同的事情简捷得多。当前流行的MAT1AB7.0/Simu1ink3.0包括拥有数百个内部函数的主包和三十几种工具包(TOO1box)。工具包又可以分为功能性工具包和学科工具包。功能工具包用来扩充MAT1AB的符号计算,可视化建模仿真，文字处理及实时控制等功能。学科工具包是专业性比较强的工具包，控制工具包，信号处理工具包，通信工具包等都属于此类。1.2.2 MAT1AB产生的历史背景在70年代中期,C1e

11、veMo1er博士和其同事在美国国家科学基金的资助下开发了调用EISPACK和11NPACK的FORTRAN子程序库.EISPACK是特征值求解的FOETRAN程序库,UNPACK是解线性方程的程序库.在当时,这两个程序库代表矩阵运算的最高水平.到70年代后期美国NewMexico大学计算机系系主任的C1eveMo1er利用业余时间为学生编写EISPACK和UNPACK的接口程序.在以后的数年里,MAT1AB在多所大学里作为教学辅助软件使用,并作为面向大众的免费软件广为流传。1983年春天,C1eveMo1er和C1eveMo1er9SteveBangert一起用C语言开发了第二代专业版.这一

12、代的MAT1AB语言同时具备了数值计算和数据图示化的功能.1984年,C1eveMo1er和John1itt1e成立了MathWorks公司,正式把MAT1AB推向市场,并继续进行MAT1AB的研究和开发.在当今30多个数学类科技应用软件中,就软件数学处理的原始内核而言,可分为两大类.一类是数值计算型软件,如MAT1AB9Xmath9Gauss等,这类软件长于数值计算,对处理大批数据效率高;另一类是数学分析型软件,Mathematica,Map1e等,这类软件以符号计算见长,能给出解析解和任意精确解,其缺点是处理大量数据时效率较低.MathWorks公司顺应多功能需求之潮流,在其卓越数值计算和

13、图示能力的基础上,又率先在专业水平上开拓了其符号计算,文字处理,可视化建模和实时控制能力,开发了适合多学科,多部门要求的新一代科技应用软件MAT1AB.经过多年的国际竞争,MAT1AB以经占据了数值软件市场的主导地位.时至今日，经过MathWOrkS公司的不断完善，MAr1AB已经发展成为适合多学科，多种工作平台的功能强大大大型软件。在国外，MAT1AB已经经受了多年考验。在欧美等高校，MAT1AB已经成为线性代数，自动控制理论，数理统计，数字信号处理，时间序列分析，动态系统仿真等高级课程的基本教学工具。1.2.3 MAT1AB的语言特点一种语言之所以能如此迅速地普及，显示出如此旺盛的生命力，

14、是由于它有着不同于其他语言的特点，正如同FORTRAN和C等高级语言使人们摆脱了需要直接对计算机硬件资源进行操作一样，被称作为第四代计算机语言的MAT1AB,利用其丰富的函数资源,使编程人员从繁琐的程序代码中解放出来。MAT1AB最突出的特点就是简洁。MAT1AB用更直观的，符合人们思维习惯的代码，代替了C和FORTRAN语言的冗长代码。MAT1AB给用户带来的是最直观，最简洁的程序开发环境。以下简单介绍一下MAT1AB的主要特点。D语言简洁紧凑，使用方便灵活，库函数极其丰富2）运算符丰富。3）MAT1AB既具有结构化的控制语句（如for循环，WhiIe循环，break语句和if语句），又有面

15、向对象编程的特性。4）程序限制不严格，程序设计自由度大。5）程序的可移植性很好，基本上不做修改就可以在各种型号的计算机和操作系统上运行。6）MAT1AB的图形功能强大。7）MAT1AB的缺点是，它和其他高级程序相比，程序的执行速度较慢。8）功能强大的工具箱。9）源程序的开放性。1.3 信号发生器的发展及现状在七十年代前，函数信号发生器能够提供正弦波、余弦波、方波、三角波等几种常用标准波形，产生其它波形时，需要采用较复杂的电路和机电结合的方法。这个时期的波形发生器多采用模拟电子技术，而且模拟器件构成的电路存在着尺寸大、价格贵、功耗大等缺点，并且要产生较为复杂的信号波形，则电路结构非常复杂。同时，

16、主要表现为两个突出问题,一是通过电位器的调节来实现输出频率的调节，因此很难将频率调到某一固定值;二是脉冲的占空比不可调节。在七十年代后，微处理器的出现，可以利用处理器A/D和D/A,硬件和软件使波形发生器的功能扩大，产生更加复杂的波形。这时期的波形发生器多以软件为主，实质是采用微处理器对DAC的程序控制，就可以得到各种简单的波形。信号发生的主要实现方法根据实现思路可以分为模拟式和数字式,根据实现方法可以分为直接法、锁相法、直接数字法和混合法四种。直接法是优点是速度快，相位噪声底，但结构复杂、杂散多。锁相法所采用的锁相频率合成技术在近年发展较快，应用也较广泛，但其频率转换速度不快，电路控制复杂，这使得该技术的应用受到了一定的限制。直接数字法是采用直接